Recycler le CO2 par plasma pour réinventer nos sources d'énergie ?
Publié par Adrien le 15/07/2018 à 00:00
Source: CNRS
Le processus de conversion du CO2 grâce à l'utilisation du plasma est une voie innovante qui permettra de répondre aux enjeux environnementaux de demain. Les innovative training networks (ITN: réseaux internationaux d'excellence pour la formation doctorale en Europe) 2018 ont récemment récompensé PIONEER, projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de contribution, et...) présenté par Olivier Guaitella (École polytechnique) (1), Maria Elena Galvez-Parruca et Patrick Da Costa (Sorbonne Université) (2). Le projet sera suivi par Sorbonne (La Sorbonne est un complexe monumental du Quartier latin de Paris. Elle tire son nom du théologien du XIIIe siècle Robert de Sorbon, le fondateur du collège de Sorbonne, collège...) Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment où...) en étroite collaboration avec l'École polytechnique et le CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).), soutenu par un large consortium de partenaires publics et privés (3) afin de créer un programme européen commun de doctorat (Le doctorat (du latin doctorem, de doctum, supin de docere, enseigner) est généralement le grade universitaire le plus élevé. Le titulaire de ce grade est le docteur. Selon les pays...) et une génération d'experts interdisciplinaires en couplage plasma/catalyse.

Malgré le développement des énergies renouvelables, les émissions de CO2 sont en constante augmentation, principalement en raison du développement des transports (Le transport, du latin trans, au-delà, et portare, porter, est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre.). Or, Le CO2 est le principal responsable du gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la...) à effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie électromagnétique, provenant du Soleil (dans le cas des corps du système solaire) ou d'autres étoiles (dans...). Selon les prévisions, d'ici 2040, plus de 40 gigatonnes de CO2 seront émises dans l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) chaque année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.), soit l'équivalent de la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps...) d'environ 7 000 pyramides de Gyzeh.

La solution idéale (En chimie, une solution est dite idéale si les interactions propres entre les molécules d'une même espèce sont identiques aux interactions mutuelles entre les molécules d'espèces différentes.) consisterait à utiliser les pics de production d'énergie éolienne (L'énergie éolienne est l'énergie du vent et plus spécifiquement, l'énergie tirée du vent au moyen d'un dispositif aérogénérateur ad hoc comme une éolienne ou un moulin à vent. L'énergie éolienne...) ou photovoltaïque pour convertir le CO2 en molécules à plus forte teneur énergétique, telles que l'éthanol, le méthanol (stockage chimique de l'énergie), l'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) ou le méthane (Le méthane est un hydrocarbure de formule brute CH4. C'est le plus simple composé de la famille des alcanes. C'est un gaz que l'on trouve à...). La synthèse de ces molécules à partir du CO2 permettrait de produire des carburants dits "carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme l'énergie chimique du carburant en énergie mécanique.) solaires" permettant de réutiliser les infrastructures énergétiques existantes mais dans un cycle du carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) idéal (En mathématiques, un idéal est une structure algébrique définie dans un anneau. Les idéaux généralisent de façon féconde...), sans impact environnemental (L'impact environnemental est l'ensemble des modifications de l'environnement, qu'elles soient négatives ou positives, dues à un organisme ou à un produit.). Les molécules obtenues par conversion du CO2 pourraient également servir de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide,...) première à la base du développement d'une "chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces d'investigations communs ou proches.) verte".

L'objectif de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances...) de PIONEER est de créer des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) catalytiques capables de stimuler la réactivité et de concevoir les sources de plasma ( En physique, le plasma décrit un état de la matière constitué de particules chargées (d'ions et d'électrons). Le plasma quark-gluon est un plasma qui constituerait les grandes étoiles à...) appropriées pour chaque processus de recyclage (Le recyclage est un procédé de traitement des déchets industriels et des déchets ménagers qui permet de réintroduire, dans le cycle de production d'un produit, des matériaux qui le...) de CO2. En effet, les plasmas froids sont une solution envisagée pour convertir le CO2. Il s'agit d'un gaz auquel on donne de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) pour être partiellement ionisé. Les plasmas froids excitent les molécules de CO2 pour les rendre plus réactives sans gaspiller d'énergie à chauffer la totalité du gaz.

Le projet PIONEER permettra d'approfondir les connaissances en la matière, d'inventer de nouveaux systèmes pour valoriser le CO2 et d'explorer des voies innovantes d'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) avec le plasma. L'ITN va permettre de former à une expertise nouvelle en physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens...) des plasmas, génie des procédés et catalyse (La catalyse est l'action d'une substance appelée catalyseur sur une transformation chimique dans le but de modifier sa vitesse de réaction. Le catalyseur, qui est en général en...).

Notes:

(1) Laboratoire de physique des plasmas (LPP, Ecole polytechnique/CNRS/Observatoire de Paris/Université Paris-Sud/Sorbonne Université) - membre du Labex PLAS@PAR.
(2) Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) Jean Le Rond ( Le mot rond caractérise et par abus de langage désigne un cercle ou une sphère. En argot, un rond c'est un sou. Une affaire rondement menée est une...) d'Alembert (?'Alembert, CNRS/Sorbonne Université) - membre du Labex PLAS@PAR.
(3) Technische Universiteit Eindhoven, University of York, Dutch Institute for Fundamental Energy Research, Instituto Superior Tecnico (Lisbon), AGH University of Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on...) Technology (Warsaw), Agencia Estatal Consejo Superior de Investigaciones Científicas (Spain), CSIC (Zaragossa), University of Bucharest, Universita di Trento, University of Antwerp, University of Liverpool.
Johnson Matthey Technology Centre (UK), Green Syn Fuel, KIC Climate (Paris), ITRE, AFS, Innophysics, Solayl, Université de Caen, University of Zaragoza, Université Paris-Saclay.
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